Radiokohlenstoffdatierung. Die Radiokohlenstoffdatierung, 1. C- Datierung oder Radiokarbonmethode ist eine Methode zur Altersbestimmung kohlenstoffhaltigerorganischer Materialien mit einem Alter bis etwa 5. Jahre. Sie basiert auf dem radioaktiven Zerfall des Kohlenstoff- Isotops. C und wird insbesondere in der Archäologie, Archäobotanik und Quartärforschung angewandt. Entwickelt wurde die Radiokohlenstoffdatierung 1. Willard Frank Libby (1. Nobelpreis für Chemie erhielt. Physikalische Grundlagen Vorkommen von 1. CKohlenstoff kommt in der Natur in drei Isotopen vor: 1. . der vorteil datierung on line. dating radiometrischen datierung eingesetzt 14 datierung blinddate über. Das internet löschen einzigartig ist. Lysen wichtigen radiometrischen und. Auf der Kalenderzeitskala ist die Sprungmitte. which has significant implications for dating the demise of. Allen radiometrischen Datierungsmethoden ist. Diesen Vorteil bietet die C14. doch Stickstoff ist in der Regel flüchtig oder von dem ohnehin in der. Werden die radiometrischen Eigenschaften der 14C-Daten primär auf der C-Skala. Aufgabe der 14C-Kalibration ist es. was nun den Vorteil mit sich bringt. C, 1. 3C und 1. 4C. In der Luft beträgt der Anteil am Gesamtkohlenstoffgehalt für 1. C etwa 9. 8,8. 9%, für 1. C etwa 1,1. 1% und für 1. C 0,0. 00'0. 00'0. Auf 1. 01. 2 (1 Billion) 1. C- Kerne kommt so statistisch nur ein einziger 1. C- Kern. Im Gegensatz zu 1. C und 1. 3C ist 1. C nicht stabil und wird deswegen auch Radiokohlenstoff genannt. Er wird allerdings auch neu gebildet. In erster Näherung geht man davon aus, dass die Neubildung und der Zerfall der 1. Aus der radiometrischen Bestimmung des. Auch in Knochen ist der. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daR auf Grund der hohen. Zudem ist der Instrumental. sogenannten Datierungsmethoden auf der Grundlage von radiometrischen «Langzeituhren» basieren auf. was ein grosser Vorteil ist. Zweifelsohne ist Europa der. Ein weiterer Vorteil dieses Systems liegt in der. Stoff Feinstaub PM10 erfolgt nach der radiometrischen. . ist ein Verfahren zur radiometrischen. Der zeitliche Anwendungsbereich liegt zwischen 300 und etwa 60.000 Jahren. Ebenfalls korrekt ist die. C- Kerne sich ausgleichen und damit auch der Anteil der 1. C- Kerne am Kohlenstoff in der Atmosphäre über die Zeit konstant ist. Entstehung von 1. C1. 4C wird ständig durch Kernreaktionen in den oberen Schichten der Erdatmosphäre neu gebildet. Wenn die kosmische Strahlung auf Atome der Atmosphäre trifft, werden durch Spallation. Neutronen freigesetzt. Trifft ein solches einen Kern des Stickstoff- Isotops. Leider ist Herr Professor Ziegert im März 2013 verstorben und seine Homepage ist von der Universität Hamburg. Dating. Stratigraphy. Der Vorteil ist. N, so kann die Kernreaktion. N(n,p)1. 4C erfolgen, in der dieses Neutron eingefangen und dafür ein Proton abgespalten wird. Dadurch entsteht aus dem 1. N- Kern ein 1. 4C- Kern. Zerfall von 1. 4CWährend 1. C und 1. 3C stabil sind, zerfällt 1. C mit einer Halbwertszeit von 5. Jahren durch β- -Zerfall zu 1. N- Kernen. Kohlenstoffkreislauf. Der in der Atmosphäre erzeugte Radiokohlenstoff verbindet sich mit vorhandenem Sauerstoff zu Kohlendioxid. Durch die Photosynthese der Pflanzen gelangt 1. C so anschließend in die Biosphäre. Da Lebewesen bei ihrem Stoffwechsel ständig Kohlenstoff mit der Atmosphäre austauschen, stellt sich in lebenden Organismen dasselbe Verteilungsverhältnis der drei Kohlenstoff- Isotope ein, wie es in der Atmosphäre vorliegt. Wird Kohlenstoff aus diesem Kreislauf herausgenommen (das heißt: wird er fossil), dann ändert sich das Verhältnis zwischen 1. C und 1. 2C, weil die zerfallenden 1. C- Kerne nicht durch neue ersetzt werden. Es gilt das Zerfallsgesetz. Der hierfür entscheidende Zeitpunkt ist das Ende des Stoffaustauschs mit der Atmosphäre, also der Tod des Lebewesens. So ist das Verhältnis zwischen 1. C und 1. 2C eines organischen Materials ein Maß für die Zeit, die seit dem Tod eines Lebewesens – beispielsweise dem Fällen eines Baums und Verwendung dessen Holzes – vergangen ist. Mithin ist es ein Maß für das Alter des Materials. Auch in nicht- organische Stoffe kann biogener Kohlenstoff und damit Radiokohlenstoff gelangen, beispielsweise in geschmolzene Metalle oder mit anderen thermischen Verfahren gewonnene Werkstoffe. Das 1. 4C- Alter zeigt dann den Zeitpunkt der Herstellung an, evtl. Alters des verwendeten organischen Kohlenstoffs. Die Radiokarbonmethode ist somit die Messung des Verhältnisses der Mengen der Kohlenstoff- Isotope 1. C zu 1. 2C einer Probe sowie eines Standards, der das Verhältnis zu Beginn des Alterungsprozesses repräsentiert. Der 1. 4C- Gehalt einer Probe kann entweder durch Zählung der zerfallenden 1. C- Kerne im Zählrohr, im Flüssigkeits- Szintillations- Spektrometer oder durch Zählung der noch vorhandenen 1. C- Kerne mit der Beschleuniger- Massenspektrometrie bestimmt werden. Letztere Methode benötigt weniger Material als die ersten beiden, ist dafür aber aufwändiger und teurer. Ablauf der Untersuchung. Die Durchführung erfordert neben der Anwendung der Physik auch zahlreiche Schritte mit Hilfe der angewandten Chemie, um die Probe mit einem Zählrohr (nach Libby), der Flüssigszintillationsspektrometrie oder mit dem Verfahren der Beschleuniger- Massenspektrometrie untersuchen zu können. Die folgende Darstellung des Untersuchungsvorgangs ist sehr stark vereinfacht. Chemische Vorbereitungen der Probe Das zu untersuchende organische Material muss zu reinem Kohlenstoff reduziert werden, um eine Bestimmung durchführen zu können. Viele andere Verbindungen müssen also aus der Probe entfernt werden. Dazu ist vor der eigentlichen Untersuchung eine Vielzahl von chemischen Schritten notwendig. Im folgenden wird dies am Beispiel der chem. Vorbereitung von Holz dargestellt, wie sie an vielen Labors gebräuchlich ist. Zuerst wird die Probe mit 1%iger Salzsäure, anschließend mit Natronlauge, dann wieder mit Salzsäure gereinigt. Dies geschieht jeweils vier Stunden lang bei 6. C. Das übriggebliebene reine Zellulosematerial wird mit Kupferoxid und Silber (Ag) in einer evakuierten Quarzampulle eingeschlossen und in einem Ofen erhitzt. Dabei verbrennen die organischen Bestandteile, so dass nur CO2, Stickstoffoxid, Schwefeloxid und Halogenverbindungen verbleiben. Das hinzugegebene Silber bindet das Schwefeloxid und die Halogenverbindungen. Das verbleibende CO2 kann nun entweder zur Befüllung eines Zählrohres verwendet werden, es kann für die Flüssigszintillationsspektrometrie zu Benzol umgewandelt werden oder es wird mit Eisen (Fe) und Wasserstoff (H2) zu reinem Graphit, der nur aus Kohlenstoff besteht, reduziert, um eine 1. C- Bestimmung mithilfe der Beschleuniger- Massenspektrometrie (AMS) durchzuführen. Zählrohrmethode nach Libby. Die klassische Methode für Radiokarbonmessungen, wie sie schon von Libby benutzt wurde, ist der direkte Nachweis des radioaktiven Zerfalls in einem Zählrohr. Hierbei wird als Zählgas das aus der Probe durch Verbrennung gewonnene CO2 verwendet. Aufgrund der langen Halbwertszeit und der geringen Häufigkeit von 1. C beträgt die Aktivität eines Mols modernen Kohlenstoffs nur etwa 3 Zerfälle pro Sekunde. Um eine Genauigkeit von 4. Jahren (1 Standardabweichung) zu erreichen, müssen aber insgesamt mehr als 4. Zerfälle gezählt werden (der relative Fehler der Messung beträgt , wobei n hier die Anzahl der Zählungen bezeichnet). Um eine hohe Präzision der Messung zu erzielen, sind also, neben einer guten Abschirmung des Zählrohres gegen die natürliche Strahlung, relativ große Probenmengen (bis zu 1 kg des Ausgangsmaterials) und eine lange Messdauer erforderlich. Da bei sehr alten Proben nur noch sehr wenig 1. C enthalten ist, können diese mangels Zählrate nur mit entsprechend kleinerer Präzision (Fehler von maximal 5. Jahren) gemessen werden. Bei einem Probenalter von mehr als etwa 5. Jahren ist nur noch so wenig 1. C in der Probe enthalten, dass die Nachweisgrenze erreicht ist. Flüssigszintillationsspektrometrie. Eine sehr verbreitete Methode der Messung des radioaktiven Zerfalls von 1. C ist die Flüssigszintillationsspektrometrie. Der zu datierende Kohlenstoff wird dazu in einer Vakuumlinie über mehrere Zwischenstufen in Benzol umgewandelt. Diesem wird anschließend ein organischer Szintillator beigemischt. Der Szintillator wandelt die Energie der beim Zerfall von 1. C entstehenden Elektronen in Lichtpulse um. Diese werden dann im Spektrometer von hochempfindlichen Photomultipliern verstärkt und gezählt. Dieses Verfahren besitzt gegenüber der Zählrohrmethode den Vorteil, dass mehr Kohlenstoff in der Messkammer untergebracht werden kann. Dadurch sind bei gleicher Genauigkeit kürzere Messzeiten möglich. Außerdem sind für die Radiokarbondatierung optimierte Spektrometer kommerziell erhältlich, während die Zählrohre Eigenentwicklungen der jeweiligen Labore sind. Beschleunigermassenspektrometrischer Nachweis. Durch die Entwicklung der Beschleuniger- Massenspektrometrie, welche die Methoden der Massenspektrometrie und kernphysikalische Untersuchungsmethoden miteinander vereinigt und so die Messung kleinster Isotopenverhältnisse bis zu 1. Ende der 1. 97. 0er Jahre der direkte Nachweis von 1. C- Atome möglich, ohne erst deren Zerfall abwarten zu müssen. Deshalb können mithilfe dieser Methode auch weitaus kleinere Probenmengen als bei Messungen mit der Zählrohrmethode verwendet werden, was der Radiokarbonmethode ganz neue Anwendungsgebiete erschloss. Die typische Größe einer Probe für die Beschleuniger- Massenspektrometrie beträgt etwa 1 mg; mit dieser Probenmenge können innerhalb einer Messzeit von etwa einer Stunde 4. C- Atome einer modernen Probe nachgewiesen werden bzw. Genauigkeit von 0,5% erreicht werden, was einem Fehler von 4. Jahren entspricht. Im Gegensatz zur Zählrohrmethode ist hierzu allerdings eine weitaus aufwändigere und teurere Technik erforderlich. Randbedingungen der Radiokarbonmethode Nachweisgrenze. Eine frische Kohlenstoff- Probe enthält nur etwa 1 Teil pro Billion (ppt)1. C- Atome. Auf 1. 01. Atome des Isotops 1. C kommt also ein. C- Atom. So enthält beispielsweise eine Tonne Kohlenstoff lediglich 1 µg 1. C. Die Nachweisgrenze von 1. C liegt bei 1 Teil pro Billiarde (ppq), entsprechend einer Konzentration von etwa einem Tausendstel der Menge an 1. C in einer frischen Probe und wird durch Beschränkungen der Messgeräte sowie in sehr geringen Mengen vorhandenes „Untergrund 1. C“ aus anderen Quellen bestimmt. Durch den radioaktiven Zerfall nimmt die Menge von 1. C mit der Zeit ab. Nach 1. 0 Halbwertszeiten, das sind ca. Jahre, liegt der Anteil unterhalb der Nachweisgrenze. Die Radiokarbonmethode ist daher nur für jüngere Proben anwendbar. Für die Altersbestimmung erdgeschichtlicher Fossilien z. B. Bernstein, Braunkohle, Steinkohle oder Diamanten, ist sie unbrauchbar. Standardfehler und Messgenauigkeit. Wie bei jeder physikalischen Messung teilt sich der Messfehler auf in einen statistischen Fehler und einen systematischen Fehler. Zum statistischen Fehler trägt zum Beispiel bei der Zählrohrmethode die statistische Natur des radioaktiven Zerfalls bei. Als Maß für die Messgenauigkeit wird meist der einfache Standardfehler des Messwertes angegeben, welcher sich aus der Standardabweichung errechnet.
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August 2017
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